JP2004035490A - Apparatus and method for producing aromatic polyisocyanate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、芳香族ポリイソシアネートの製造装置および製造方法に関する。さらに詳しくは、芳香族ポリイソシアネートの製造におけるホスゲン化反応を長期間にわたり安定して実施するための芳香族ポリイソシアネートの製造装置および製造方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】
ポリウレタンの原料として重要なトリレンジイソシアネート(以下、TDIと略す)、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略す)およびメチレン架橋ポリフェニレンポリイソシアネート(以下、ポリMDIと略す)などの芳香族ポリイソシアネートは、一般的には、芳香族ポリアミンを不活性溶媒中でホスゲンと反応させることにより製造される。たとえば、ポリMDIは、アニリンとホルムアルデヒドとを酸触媒存在下で反応させて得られるメチレン架橋ポリフェニレンポリアミン(以下、ポリMDAと略す)を、モノジクロロベンゼンやオルソジクロロベンゼンなどの溶媒中でホスゲンと反応させることにより製造される。通常、このような芳香族ポリアミンのホスゲン化反応は、図3に示すような製造装置を用いて実施される。
【0003】
まず、図3に示す製造装置について説明する。前記製造装置は、気液共存状態の溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させるための反応器1と、反応器1の上部に設けられた気体排出口8aから抜き出した気体を冷却して得られた液体成分を反応器1に還流する還流経路とを備えている。
前記還流経路は、反応器1内の気相を構成する気体を反応器外に抜き出すための気体排出口8aおよび配管8と、抜き出した気体を冷却するための熱交換器2と、冷却によって生じた凝縮液と凝縮しなかった気体成分との混合流体を気体成分と液体成分とに分離するための気液分離装置3と、この気液分離装置3から反応器1に凝縮液を供給するための配管10とから構成されている。
【0004】
反応器1には、芳香族ポリアミンまたは芳香族ポリアミンを含む溶液を供給するための配管5と、ホスゲンまたはホスゲンを含む溶液を供給するための配管6と、溶媒を供給するための配管7と、生成した芳香族ポリイソシアネートおよび溶媒を含む反応液を抜き出す配管11が接続されている。さらに、反応器1には、攪拌器4が装着されていることもある。
【0005】
また、気液分離装置3には、気体成分を排出するための配管9が接続されている。
次に、図3に示す製造装置を用いた芳香族ポリイソシアネートの製造方法を説明する。反応器1に、溶媒と、原料として芳香族ポリアミンおよびホスゲンとを供給する。供給された溶媒、芳香族ポリアミンおよびホスゲンを温度を調節しながら攪拌器4により攪拌することによって、芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させ、芳香族ポリイソシアネートを生成させる。このとき副生成物として塩化水素が生成する。生成した芳香族ポリイソシアネートは、溶媒およびホスゲンとともに抜き出され、配管11を通じて次工程へ送液される。
【0006】
芳香族ポリイソシアネートを連続的に製造する場合には、溶媒、芳香族ポリアミンおよびホスゲンを反応器に連続的に供給し、生成した芳香族ポリイソシアネートを連続的に反応器から抜き出す。
反応器1内の気相には、塩化水素と、気化したホスゲンおよび溶媒とが存在する。反応器1内の気相中の気体は、気体排出口8aより反応器外に抜き出し、配管8を通じて熱交換器2へ導入される。熱交換器2で冷却された流体は、気液分離装置3で、ホスゲンと塩化水素とを含む気体成分と、溶媒とホスゲンとを含む液体成分とに分離される。液体成分は配管10を通じて反応器1へ再供給され、気体成分は配管9を通じてホスゲン吸収塔へ供給される。
【0007】
上記のような芳香族ポリイソシアネートの製造において、反応器1内での攪拌や突沸などにより、反応器1内の液相を構成する液体が気相に飛散し、飛散した液体の一部が気相中の気体に同伴されて気体排出口8aから配管8を通じて熱交換器2に流入することがある。この液体が熱交換器2に流入すると、熱交換器2内の管の内壁に固体物が付着し、装置の長期間の運転においては熱交換器2内の管が閉塞するとともに、設備の管理に多大な手間を要するという問題があった。
【0008】
このため、芳香族ポリイソシアネートの製造において、熱交換器2内の管の内壁への固体物の付着を防止した、芳香族ポリイソシアネートの製造装置および製造方法の開発が期待されていた。
【0009】
【発明の目的】
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、芳香族ポリイソシアネートの製造のホスゲン化反応における熱交換器内の管の閉塞を防ぎ、長期間にわたり安定して芳香族ポリイソシアネートを得るための製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【0010】
【発明の概要】
本願発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究し、熱交換器内の管の内壁に付着した固体物が、飛散した液体に含まれる芳香族ポリイソシアネートと塩化水素との反応生成物であり、反応器の気体排出流路内で溶媒を散布することにより、飛散した液体が気相中の気体に同伴されて気体排出口から配管を通じて熱交換器に流入することを防ぐことができることを見出し、熱交換器内の管の内壁への固体物の付着を防止することができることを見出した。
【0011】
すなわち、本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置は、溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させるための反応器と、
前記反応器の上部に設けられた気体排出口から抜き出した気体を冷却して得られた液体成分を前記反応器に還流する還流経路とを備え、
前記還流経路が、
前記気体排出口から抜き出した気体を冷却するための熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された流体を気体成分と液体成分とに分離するための気液分離装置と
を備える芳香族ポリイソシアネートの製造装置であって、
前記還流経路の気体排出口近傍の気体排出流路内に、該反応器から芳香族ポリイソシアネートが飛散して前記熱交換器に流入することを防止するための溶媒を散布する溶媒散布装置を備えることを特徴としている。
【0012】
前記溶媒散布装置は噴霧機能を備えていることが好ましい。前記噴霧機能を備えた溶媒散布装置は前記気体排出流路の径方向の略全面にわたって形成された複数の噴霧孔を有することが好ましい。
本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置において、該製造装置に供給される全溶媒量のうちの0.1〜10%を、前記溶媒散布装置から散布することが好ましい。
【0013】
また、本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造方法は、溶媒中に、少なくとも、芳香族ポリアミンと、ホスゲンとを供給し、該溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させる工程と、
反応器の上部に設けられた気体排出口から反応器内の気相を構成する気体を抜き出し、熱交換器に導入して該気体を冷却する工程と、
前記熱交換器で冷却された流体を気体成分と液体成分とに分離する工程と、
前記液体成分を前記反応器へ再供給する工程と
を有する芳香族ポリイソシアネートの製造方法であって、
前記気体排出口から反応器内の気体を抜き出すための気体排出流路内に設けた溶媒散布装置から、該反応器から芳香族ポリイソシアネートが飛散して前記熱交換器に流入することを防止するための溶媒を散布しながら、溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させることを特徴としている。
【0014】
前記溶媒は、噴霧機能を備えた前記溶媒散布装置から散布されることが好ましく、前記気体排出流路の径方向の略全面にわたって形成された複数の噴霧孔を有する前記噴霧機能を備えた溶媒散布装置から散布されることが好ましい。
本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造方法において、反応系に供給する全溶媒量のうちの0.1〜10%を、前記溶媒散布装置から散布することが好ましい。
【0015】
【発明の具体的説明】
以下、本発明について具体的に説明する。
[芳香族ポリイソシアネートの製造装置]
まず、本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置について、図1を用いて説明する。
【0016】
本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置は、図1に示すように、溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させるための反応器1と、反応器1の上部に設けられた気体排出口8aから抜き出した気体を冷却して得られた液体成分を反応器1に還流する還流経路とを備えている。
前記還流経路は、気体排出口8aから抜き出した気体を冷却するための熱交換器2と、熱交換器2で冷却された流体を気体成分と液体成分とに分離するための気液分離装置3とを備えている。
【0017】
反応器1は、芳香族ポリイソシアネートの製造で用いられる一般的な反応器であれば特に制限されないが、芳香族ポリアミンまたは芳香族ポリアミンを含む溶液を供給するための配管5と、ホスゲンまたはホスゲンを含む溶液を供給するための配管6と、溶媒を供給するための配管7と、生成した芳香族ポリイソシアネートおよび溶媒を含む反応液を抜き出す配管11が接続されていることが好ましい。また、反応器1には、攪拌器4が装着されていることが好ましい。
【0018】
反応器1は、反応器1内の気相を構成する気体を排出するための気体排出口8aを有する。気体排出口8aは、反応器1から排出された気体を熱交換器2に導入するための配管8と接続されている。
図2に示すように配管8内の、気体排出口8a近傍の気体排出流路内には、反応器1から芳香族ポリイソシアネートが飛散して熱交換器2に流入することを防止するための溶媒を散布する溶媒散布装置13が設置されている。溶媒散布装置13は噴霧機能を備えていることが好ましい。噴霧機能を備えた溶媒散布装置13は気体排出流路の径方向の略全面にわたって形成された複数の噴霧孔を有することが好ましい。
【0019】
溶媒散布装置13を用いて反応器1内に溶媒を散布することにより、反応器1内での攪拌や突沸などによって飛散した液体が散布した溶媒と衝突して反応器1内の液相に落下し、配管8を通して熱交換器2へ流入することを防ぐことができる。
また、飛散した液体が溶媒散布装置13に衝突して、配管8を通して熱交換器2へ流入することを防ぎ、衝突により溶媒散布装置13に付着した液体成分を、溶媒を散布することにより取り除くこともできる。
【0020】
本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置において、該製造装置に供給される全溶媒量のうちの0.1〜10%、好ましくは0.1〜8%を溶媒散布装置13から散布することが好ましい。前記散布する溶媒の割合は、散布する溶媒量が反応器1から芳香族ポリイソシアネートが飛散して熱交換器2に流入することを防止できる量であれば、小さい方が好ましい。
【0021】
熱交換器2は、反応器1の気体排出口8aから排出された気体を冷却するために用いられ、芳香族ポリイソシアネートの製造で用いられる一般的な熱交換器であれば特に制限されず、たとえば、多管型熱交換器が挙げられる。多管型熱交換器は、熱交換器内に多数の管が設けられ、この管を冷却水などの冷媒と接触させることにより、管内を通過する流体が冷却される。熱交換器2は、配管8と接続されている。
【0022】
気液分離装置3は、熱交換器2で冷却された流体を、気体成分と液体成分とに分離するために用いられ、気体成分と液体成分とを分離して取り出すことができる装置であれば特に制限されない。気液分離装置3には、液体成分を反応器1へ再供給するための配管10が接続されている。さらに、気体成分を排出するための配管9が接続されていることが好ましい。
【0023】
配管10は、前記液体成分を反応器1へ再供給できるものであれば特に制限されないが、気液分離装置3と反応器1との間の配管10に、前記液体成分を反応器1へ再供給するための、ポンプなどの送液手段を設置してもよい。
[芳香族ポリイソシアネートの製造方法]
次に、本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造方法について説明する。
【0024】
本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造方法は、溶媒中に、少なくとも、芳香族ポリアミンと、ホスゲンとを供給し、該溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させる工程と、反応器の上部に設けられた気体排出口から反応器内の気相を構成する気体を抜き出し、熱交換器に導入して該気体を冷却する工程と、前記熱交換器で冷却された流体を気体成分と液体成分とに分離する工程と、前記液体成分を前記反応器へ再供給する工程とを有する芳香族ポリイソシアネートの製造方法であって、前記気体排出口から反応器内の気体を抜き出すための気体排出流路内に設けた溶媒散布装置から、該反応器から芳香族ポリイソシアネートが飛散して前記熱交換器に流入することを防止するための溶媒を散布しながら、溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させることを特徴とする芳香族ポリイソシアネートの製造方法である。
【0025】
このような芳香族ポリイソシアネートの製造方法は、上述した本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置を用いて実施されることが望ましいが、前記気体排出流路内で溶媒を散布できる装置を有する製造装置であれば特に制限されない。
<芳香族ポリアミン>
本発明で用いることができる芳香族ポリアミンは、通常の芳香族ポリイソシアネートの製造で用いることができるものであれば特に制限されず、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミンおよびメチレン架橋ポリフェニレンポリアミンなどが挙げられる。前記芳香族ポリアミンは、通常の方法で製造されたものであればよく、たとえば、メチレン架橋ポリフェニレンポリアミンは、塩酸などの酸触媒の存在下でアニリンとホルムアルデヒドを反応させることにより製造することができる。
【0026】
また、前記芳香族ポリアミンは、芳香族ポリアミンのホスゲン化反応で用いられる溶媒に溶解して用いることができる。
<ホスゲン>
本発明で用いることができるホスゲンは、通常の芳香族ポリイソシアネートの製造で用いられるものであれば特に制限されず、ホスゲン化反応に影響を与えない範囲であれば、塩化水素を含有していてもよい。
【0027】
また前記ホスゲンは、芳香族ポリアミンのホスゲン化反応で用いられる溶媒に溶解して用いることができる。
<溶媒>
本発明で用いることができる溶媒は、通常の芳香族ポリアミンのホスゲン化反応で用いられるものであれば特に制限されない。たとえば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、クロロトルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル類およびメチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン類などが挙げられる。
【0028】
また、反応器から芳香族ポリイソシアネートが飛散して熱交換器に流入することを防止するために用いられる溶媒は、芳香族ポリアミンとホスゲンとの反応工程において用いられる溶媒と同じ溶媒を用いることが好ましい。
<芳香族ポリイソシアネートの製造方法>
以下、本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造方法について、図1を用いて説明する。
【0029】
まず、原料の芳香族ポリアミンまたは芳香族ポリアミンを含む溶液を配管5より、原料のホスゲンまたはホスゲンを含む溶液を配管6より、溶媒を配管7より、反応器1に供給する。また、溶媒を溶媒散布装置13から配管8内の気体排出口近傍の気体排出流路内で散布する。溶媒は、噴霧機能を備えた溶媒散布装置13から散布されることが好ましく、気体排出流路の径方向の略全面にわたって形成された複数の噴霧孔を有する噴霧機能を備えた溶媒散布装置13から散布されることがより好ましい。
【0030】
反応器1内の液相を攪拌器4により攪拌しながら、反応器1内を加熱または冷却して所望の温度に調節する。これにより芳香族ポリアミンとホスゲンが反応して、反応器1内の液相に芳香族ポリイソシアネートが生成する。前記ホスゲン化反応の温度および圧力は、芳香族ポリアミンをホスゲン化するための通常の温度および圧力であれば特に制限されない。反応により得られた芳香族ポリイソシアネートは、溶媒およびホスゲンとともに抜き出され、配管11を通じて次工程へ送液される。
【0031】
芳香族ポリイソシアネートを連続的に製造する場合には、溶媒、芳香族ポリアミンおよびホスゲンを反応器に連続的に供給し、生成した芳香族ポリイソシアネートを連続的に反応器から抜き出すことが好ましい。
反応器1内では、攪拌や突沸などにより液相の液体が気相に飛散するが、溶媒を前記気体排出流路内で散布することにより、飛散した液体が散布した溶媒と衝突して反応器1内の液相に落下し、配管8を通して熱交換器2に流入することを防ぎ、熱交換器2内の管の閉塞を防止することができる。
【0032】
また、飛散した液体が溶媒散布装置13に衝突して、配管8を通して熱交換器2へ流入することを防ぎ、衝突により溶媒散布装置13に付着した液体成分を、溶媒を散布することにより取り除くこともできる。
溶媒散布装置13から散布する溶媒量は、反応系に供給される全溶媒量のうちの0.1〜10%、好ましくは0.1〜8%の量が望ましい。前記散布する溶媒の割合は、散布する溶媒量が反応器1から芳香族ポリイソシアネートが飛散して熱交換器2に流入することを防止できる量であれば、小さい方が好ましい。
【0033】
このホスゲン化反応では、副生成物として塩化水素が生成する。生成した塩化水素は反応器1の気相に存在する。また、反応器1の気相には、気化した溶媒およびホスゲンも存在する。反応器1内の気相中の気体を、気体排出口8aより反応器外に抜き出し、配管8を通じて熱交換器2へ導入し冷却する。
次いで、気体排出口8aより抜き出した気体を熱交換器2で冷却する。熱交換器2での冷却によって、気体のうちの溶媒とホスゲンの少なくとも一部が液体成分に凝縮される。この冷却された流体を気液分離装置3に導入する。
【0034】
気液分離装置3では、導入された流体が、ホスゲンと塩化水素を含む気体成分と、溶媒とホスゲンとを含む液体成分とに分離される。液体成分は配管10を通じて反応器1へ再供給され、気体成分は配管9を通じてホスゲン吸収塔へ供給される。
【0035】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。
[メチレン架橋ポリフェニレンポリアミンの調製]
97%アニリンと37%ホルムアルデヒド水溶液とを35%塩酸の存在下、温度30〜120℃で縮合反応させた。得られた反応液に32%水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和し、オイル相を取り出した。取り出したオイル相を湯洗した後、減圧蒸留によって、水および未反応のアニリンを留去し、メチレン架橋ポリフェニレンポリアミン(以下、ポリMDAと略す)を得た。
[メチレン架橋ポリフェニレンポリイソシアネートの製造]
図1に示す製造装置を用いてメチレン架橋ポリフェニレンポリイソシアネート(以下、ポリMDIと略す)の製造を実施した。反応器1に20質量%のポリMDAのオルソジクロロベンゼン(以下、ODCBと略す)溶液を27.6kg/h、ホスゲンを23.7kg/h、溶媒としてODCBを18.7kg/hを供給した。反応温度はジャケットおよび外部加熱器により80℃に維持し、圧力は5.0kg/cm2(ゲージ圧)に維持した。配管12を通して溶媒散布装置13にODCBを1.6kg/h供給し、配管8内の気体排出口8a近傍の気体排出流路内でODCBを散布した。反応器1内の反応液を連続的に取り出し、生成したポリMDIを回収した。上記操作を長期間継続して実施しても、熱交換器2内の管の閉塞は認められなかった。
【0036】
【比較例】
[メチレン架橋ポリフェニレンポリイソシアネートの製造]
図3に示す製造装置を用い、ポリMDIの製造を実施した。溶媒散布装置を用いず、反応器1に溶媒としてODCBを20.3kg/h供給した以外は、実施例と同様にしてポリMDIの製造を実施した。
【0037】
操作開始後、3〜4ヶ月を経過した時点で、熱交換器2内の管の閉塞が認められた。
【0038】
【発明の効果】
本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置および製造方法によると、芳香族ポリイソシアネートの製造のホスゲン化反応における熱交換器内での固着物の生成および熱交換器内の管の閉塞を防ぐことができ、長期間にわたり安定して芳香族ポリイソシアネートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る芳香族ポリイソシアネートの製造装置の概略図である。
【図2】図1に示す気体排出口近傍の拡大図である。
【図3】従来の芳香族ポリイソシアネートの製造装置の概略図である。
【符号の説明】
1 反応器
2 熱交換器
3 気液分離装置
4 攪拌器
5〜12 配管
8a 気体排出口
13 溶媒散布装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for producing an aromatic polyisocyanate. More specifically, the present invention relates to an aromatic polyisocyanate production apparatus and method for stably performing a phosgenation reaction in the production of an aromatic polyisocyanate for a long period of time.
[0002]
[Technical Background of the Invention]
Aromatic polyisocyanates such as tolylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as TDI), diphenylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as MDI), and methylene-crosslinked polyphenylene polyisocyanate (hereinafter abbreviated as polyMDI), which are important as raw materials for polyurethane, are commonly used. Are prepared by reacting an aromatic polyamine with phosgene in an inert solvent. For example, poly-MDI is obtained by reacting aniline with formaldehyde in the presence of an acid catalyst to react methylene-crosslinked polyphenylene polyamine (hereinafter abbreviated as poly MDA) with phosgene in a solvent such as monodichlorobenzene or orthodichlorobenzene. It is manufactured by Usually, such a phosgenation reaction of an aromatic polyamine is carried out using a production apparatus as shown in FIG.
[0003]
First, the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 will be described. The production apparatus cools a gas extracted from a reactor 1 for reacting an aromatic polyamine and phosgene in a solvent in a gas-liquid coexistence state and a
The reflux path is generated by the
[0004]
The reactor 1 includes a
[0005]
Further, a
Next, a method for producing an aromatic polyisocyanate using the production apparatus shown in FIG. 3 will be described. A solvent and an aromatic polyamine and phosgene as raw materials are supplied to a reactor 1. By stirring the supplied solvent, aromatic polyamine and phosgene with the stirrer 4 while controlling the temperature, the aromatic polyamine and phosgene are reacted to generate an aromatic polyisocyanate. At this time, hydrogen chloride is generated as a by-product. The generated aromatic polyisocyanate is extracted together with the solvent and phosgene, and is sent to the next step through the
[0006]
When the aromatic polyisocyanate is continuously produced, the solvent, the aromatic polyamine and phosgene are continuously supplied to the reactor, and the produced aromatic polyisocyanate is continuously withdrawn from the reactor.
Hydrogen chloride, vaporized phosgene and a solvent are present in the gas phase in the reactor 1. The gas in the gas phase in the reactor 1 is drawn out of the reactor from the
[0007]
In the production of the aromatic polyisocyanate as described above, the liquid constituting the liquid phase in the reactor 1 is scattered into the gas phase due to stirring or bumping in the reactor 1, and a part of the scattered liquid is vaporized. It may flow into the
[0008]
For this reason, in the production of the aromatic polyisocyanate, development of a production apparatus and a production method of the aromatic polyisocyanate which prevented the solid matter from adhering to the inner wall of the tube in the
[0009]
[Object of the invention]
The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and is intended to prevent clogging of tubes in a heat exchanger in a phosgenation reaction in the production of an aromatic polyisocyanate, and to stabilize for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a production apparatus and a production method for obtaining an aromatic polyisocyanate.
[0010]
Summary of the Invention
The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems, and found that a solid substance attached to the inner wall of a tube in a heat exchanger is a reaction product of an aromatic polyisocyanate and hydrogen chloride contained in a scattered liquid. By spraying the solvent in the gas discharge channel of the reactor, it is possible to prevent the scattered liquid from flowing into the heat exchanger through the pipe from the gas discharge port accompanied by the gas in the gas phase. And found that it is possible to prevent solid matter from adhering to the inner wall of the tube in the heat exchanger.
[0011]
That is, the apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention includes a reactor for reacting an aromatic polyamine and phosgene in a solvent,
A reflux path for refluxing a liquid component obtained by cooling a gas extracted from a gas outlet provided at an upper portion of the reactor to the reactor,
The reflux path,
A heat exchanger for cooling the gas extracted from the gas outlet,
An apparatus for producing an aromatic polyisocyanate, comprising: a gas-liquid separator for separating a fluid cooled by the heat exchanger into a gas component and a liquid component,
In the gas discharge channel near the gas outlet of the reflux path, there is provided a solvent spraying device for spraying a solvent for preventing the aromatic polyisocyanate from scattering from the reactor and flowing into the heat exchanger. It is characterized by:
[0012]
The solvent spraying device preferably has a spray function. It is preferable that the solvent spraying device having the spraying function has a plurality of spray holes formed over substantially the entire radial direction of the gas discharge channel.
In the apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention, it is preferable that 0.1 to 10% of the total amount of the solvent supplied to the production apparatus is sprayed from the solvent spraying apparatus.
[0013]
Further, the method for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention comprises, in a solvent, at least an aromatic polyamine and phosgene, and a step of reacting the aromatic polyamine and phosgene in the solvent;
A step of extracting a gas constituting the gas phase in the reactor from a gas outlet provided in the upper part of the reactor, introducing the gas into a heat exchanger and cooling the gas,
Separating the fluid cooled by the heat exchanger into a gas component and a liquid component,
Re-supplying the liquid component to the reactor, the method for producing an aromatic polyisocyanate,
An aromatic polyisocyanate is prevented from scattering from the reactor and flowing into the heat exchanger from a solvent spraying device provided in a gas discharge channel for extracting gas in the reactor from the gas outlet. And reacting the aromatic polyamine and phosgene in the solvent while spraying the solvent.
[0014]
The solvent is preferably sprayed from the solvent spray device having a spray function, and the solvent spray device having the spray function having a plurality of spray holes formed over substantially the entire surface in the radial direction of the gas discharge channel. Preferably, it is sprayed from the device.
In the method for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention, it is preferable that 0.1 to 10% of the total amount of the solvent supplied to the reaction system is sprayed from the solvent spraying device.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described specifically.
[Aromatic polyisocyanate production equipment]
First, an apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0016]
As shown in FIG. 1, the apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention includes a reactor 1 for reacting an aromatic polyamine and phosgene in a solvent, and a gas exhaust provided at an upper portion of the reactor 1. A reflux path is provided for refluxing the liquid component obtained by cooling the gas extracted from the
The reflux path includes a
[0017]
The reactor 1 is not particularly limited as long as it is a general reactor used in the production of aromatic polyisocyanate, but a
[0018]
The reactor 1 has a
As shown in FIG. 2, an aromatic polyisocyanate is prevented from being scattered from the reactor 1 and flowing into the
[0019]
When the solvent is sprayed into the reactor 1 using the
Further, it is possible to prevent the scattered liquid from colliding with the
[0020]
In the apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention, 0.1 to 10%, preferably 0.1 to 8% of the total amount of the solvent supplied to the production apparatus is sprayed from the
[0021]
The
[0022]
The gas-
[0023]
The
[Method for producing aromatic polyisocyanate]
Next, a method for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention will be described.
[0024]
The method for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention comprises, in a solvent, at least supplying an aromatic polyamine and phosgene, and reacting the aromatic polyamine and phosgene in the solvent; Extracting a gas constituting the gas phase in the reactor from a gas outlet provided in the reactor, introducing the gas into a heat exchanger to cool the gas, and converting the fluid cooled by the heat exchanger into a gas component and a liquid. A method for producing an aromatic polyisocyanate, comprising: a step of separating the liquid component into components; and a step of re-supplying the liquid component to the reactor, wherein gas is discharged from the gas outlet to discharge gas in the reactor. While spraying a solvent for preventing the aromatic polyisocyanate from being scattered from the reactor and flowing into the heat exchanger from the solvent spraying device provided in the flow path, the aromatic polyisocyanate is dispersed in the solvent. A process for producing an aromatic polyisocyanate, wherein the reaction of amine with phosgene.
[0025]
Such a method for producing an aromatic polyisocyanate is desirably carried out using the above-described apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention, and has an apparatus capable of spraying a solvent in the gas discharge channel. There is no particular limitation on the manufacturing apparatus.
<Aromatic polyamine>
The aromatic polyamine that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can be used in the production of ordinary aromatic polyisocyanate, and examples thereof include tolylenediamine, diphenylmethanediamine, and methylene-crosslinked polyphenylenepolyamine. The aromatic polyamine may be one produced by a usual method. For example, a methylene-crosslinked polyphenylene polyamine can be produced by reacting aniline with formaldehyde in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid.
[0026]
Further, the aromatic polyamine can be used by dissolving it in a solvent used in a phosgenation reaction of the aromatic polyamine.
<Phosgene>
The phosgene that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is used in the production of ordinary aromatic polyisocyanate, and contains hydrogen chloride as long as it does not affect the phosgenation reaction. Is also good.
[0027]
The phosgene can be used by dissolving it in a solvent used in a phosgenation reaction of an aromatic polyamine.
<Solvent>
The solvent that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is used in a usual aromatic phosgenation reaction of an aromatic polyamine. Examples thereof include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, halogenated hydrocarbons such as chlorotoluene, chlorobenzene and dichlorobenzene, esters such as butyl acetate and amyl acetate, and ketones such as methyl isobutyl ketone and methyl ethyl ketone.
[0028]
The solvent used to prevent the aromatic polyisocyanate from scattering from the reactor and flowing into the heat exchanger may be the same as the solvent used in the reaction step between the aromatic polyamine and phosgene. preferable.
<Method for producing aromatic polyisocyanate>
Hereinafter, a method for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0029]
First, the raw material aromatic polyamine or a solution containing the aromatic polyamine is supplied to the reactor 1 from the
[0030]
While the liquid phase in the reactor 1 is stirred by the stirrer 4, the inside of the reactor 1 is heated or cooled to adjust to a desired temperature. As a result, the aromatic polyamine reacts with phosgene to produce an aromatic polyisocyanate in the liquid phase in the reactor 1. The temperature and pressure of the phosgenation reaction are not particularly limited as long as they are ordinary temperatures and pressures for phosgenating an aromatic polyamine. The aromatic polyisocyanate obtained by the reaction is extracted together with the solvent and phosgene, and sent to the next step through the
[0031]
When the aromatic polyisocyanate is continuously produced, it is preferable that the solvent, the aromatic polyamine and phosgene are continuously supplied to the reactor, and the generated aromatic polyisocyanate is continuously discharged from the reactor.
In the reactor 1, the liquid in the liquid phase is scattered into the gas phase due to stirring, bumping, etc., but by spraying the solvent in the gas discharge channel, the scattered liquid collides with the scattered solvent and the reactor is scattered. 1 can be prevented from falling into the liquid phase and flowing into the
[0032]
Further, it is possible to prevent the scattered liquid from colliding with the
The amount of the solvent sprayed from the
[0033]
In this phosgenation reaction, hydrogen chloride is generated as a by-product. The generated hydrogen chloride exists in the gas phase of the reactor 1. Further, a vaporized solvent and phosgene are also present in the gas phase of the reactor 1. The gas in the gas phase in the reactor 1 is extracted out of the reactor through the
Next, the gas extracted from the
[0034]
In the gas-
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
[Preparation of methylene crosslinked polyphenylene polyamine]
97% aniline and 37% formaldehyde aqueous solution were subjected to a condensation reaction at a temperature of 30 to 120 ° C in the presence of 35% hydrochloric acid. The resulting reaction solution was neutralized by adding a 32% aqueous sodium hydroxide solution, and an oil phase was taken out. After the taken-out oil phase was washed with hot water, water and unreacted aniline were distilled off under reduced pressure to obtain methylene-crosslinked polyphenylenepolyamine (hereinafter abbreviated as polyMDA).
[Production of methylene crosslinked polyphenylene polyisocyanate]
Production of methylene-crosslinked polyphenylene polyisocyanate (hereinafter abbreviated as polyMDI) was carried out using the production apparatus shown in FIG. 27.6 kg / h of a 20 mass% poly-MDA orthodichlorobenzene (hereinafter abbreviated as ODCB) solution, 23.7 kg / h of phosgene, and 18.7 kg / h of ODCB as a solvent were supplied to the reactor 1. The reaction temperature was maintained at 80 ° C. with a jacket and an external heater, and the pressure was maintained at 5.0 kg / cm 2 (gauge pressure). 1.6 kg / h of ODCB was supplied to the
[0036]
[Comparative example]
[Production of methylene crosslinked polyphenylene polyisocyanate]
Poly MDI was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG. The production of poly-MDI was carried out in the same manner as in Example, except that ODCB was supplied as a solvent to the reactor 1 at 20.3 kg / h without using the solvent spraying apparatus.
[0037]
After 3 to 4 months from the start of the operation, a blockage of the tube in the
[0038]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing apparatus and manufacturing method of aromatic polyisocyanate which concerns on this invention, in the phosgenation reaction of manufacture of aromatic polyisocyanate, generation | occurrence | production of the fixed substance in a heat exchanger and blockage of the tube in a heat exchanger are prevented. And an aromatic polyisocyanate can be stably obtained over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for producing an aromatic polyisocyanate according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a gas outlet shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a conventional apparatus for producing an aromatic polyisocyanate.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (8)
前記反応器の上部に設けられた気体排出口から抜き出した気体を冷却して得られた液体成分を前記反応器に還流する還流経路とを備え、
前記還流経路が、
前記気体排出口から抜き出した気体を冷却するための熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された流体を気体成分と液体成分とに分離するための気液分離装置と
を備える芳香族ポリイソシアネートの製造装置であって、
前記還流経路の気体排出口近傍の気体排出流路内に、該反応器から芳香族ポリイソシアネートが飛散して前記熱交換器に流入することを防止するための溶媒を散布する溶媒散布装置を備えることを特徴とする芳香族ポリイソシアネートの製造装置。A reactor for reacting the aromatic polyamine and phosgene in a solvent,
A reflux path for refluxing a liquid component obtained by cooling a gas extracted from a gas outlet provided at an upper portion of the reactor to the reactor,
The reflux path,
A heat exchanger for cooling the gas extracted from the gas outlet,
An apparatus for producing an aromatic polyisocyanate, comprising: a gas-liquid separator for separating a fluid cooled by the heat exchanger into a gas component and a liquid component,
In the gas discharge channel near the gas outlet of the reflux path, there is provided a solvent spraying device for spraying a solvent for preventing the aromatic polyisocyanate from scattering from the reactor and flowing into the heat exchanger. An apparatus for producing an aromatic polyisocyanate, comprising:
反応器の上部に設けられた気体排出口から反応器内の気相を構成する気体を抜き出し、熱交換器に導入して該気体を冷却する工程と、
前記熱交換器で冷却された流体を気体成分と液体成分とに分離する工程と、
前記液体成分を前記反応器へ再供給する工程と
を有する芳香族ポリイソシアネートの製造方法であって、
前記気体排出口から反応器内の気体を抜き出すための気体排出流路内に設けた溶媒散布装置から、該反応器から芳香族ポリイソシアネートが飛散して前記熱交換器に流入することを防止するための溶媒を散布しながら、溶媒中で芳香族ポリアミンとホスゲンとを反応させることを特徴とする芳香族ポリイソシアネートの製造方法。In a solvent, at least, an aromatic polyamine and phosgene are supplied, and a step of reacting the aromatic polyamine and phosgene in the solvent,
A step of extracting a gas constituting the gas phase in the reactor from a gas outlet provided in the upper part of the reactor, introducing the gas into a heat exchanger and cooling the gas,
Separating the fluid cooled by the heat exchanger into a gas component and a liquid component,
Re-supplying the liquid component to the reactor, the method for producing an aromatic polyisocyanate,
An aromatic polyisocyanate is prevented from scattering from the reactor and flowing into the heat exchanger from a solvent spraying device provided in a gas discharge channel for extracting gas in the reactor from the gas outlet. A method for producing an aromatic polyisocyanate, comprising reacting an aromatic polyamine with phosgene in a solvent while spraying a solvent for the method.
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2002
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